[发明专利]基于三值忆阻器的数字或门实现方法

说明书

本发明公开了一种基于三值忆阻器的数字或门实现方法。本发明设计了一个正向‑正向三值或门电路，一个反向‑正向三值或门电路，一个正向‑反向三值或门电路，一个反向‑反向三值或门电路，或门电路中的三值忆阻器为压控阈值型三值忆阻器。本发明结构清晰简单，易于实现。该门电路模型在多值数值逻辑运算，忆阻交叉阵列等诸多应用领域研究具有重要意义。

技术领域

本发明属于电路设计技术领域，涉及一种基于三值忆阻器的数字或门实现方法。

背景技术

忆阻器是一种新型电路元件，最初由蔡少棠教授于1971年根据电路的完备性和对称性在理论上提出。忆阻器描述了磁通量和电荷之间的关系，填补了四种电路基本变量之间关系的空缺。但是由于当时的科技水平无法满足制作要求，在很长一段时间内都没能在物理上实现忆阻器。

2008年，HP实验室成功制造出了基于纳米技术的忆阻器的实物器件，引发了人们对忆阻器的研究热潮。随着研究的继续深入，忆阻器被证明在各种领域中都具有着重要的作用，如：非易失性存储器、数字逻辑电路、人工神经网络、混沌电路等。

如今，集成电路的迅速发展对信息化时代的到来起到了极大的推动作用，但随着集成度的不断提高，集成电路中互连线的增多，带来了一系列问题，如热耗散、短沟道效应、量子力学效应等。因此，发明一种更高效的电路设计技术是十分必要的，而多值逻辑电路尤其是三值逻辑电路可为此提供一条有效的解决途径。显然使用三值逻辑(0,1,2或-1,0,1)相比于二值可以提高集成电路密度与处理信息能力。

忆阻器可通过电阻状态代替电平来表征逻辑状态。每个电阻状态都可以表征一个逻辑状态，理论上可以用来存储三值信息和进行三值逻辑运算。而现有的关于三值忆阻器的逻辑门研究较少，并且通过稳定可靠的逻辑状态，进行三值信息和三值逻辑运算有些困难。因此，设计一种基于三值忆阻器的或门电路是十分必要的。

发明内容

针对现有研究存在的不足，本发明提出了基于三值忆阻器的数字或门实现方法，以可靠稳定的实现三值逻辑“或”运算。

本发明解决技术问题所采取的技术方案如下：

包括一个正向-正向三值或门电路，一个反向-正向三值或门电路，一个正向-反向三值或门电路，一个反向-反向三值或门电路。

正向-正向三值或门电路由三个三值忆阻器构成。其中第一个三值忆阻器R_in1和第二个三值忆阻器R_in2作为输入忆阻器，正极都与电源V相连接，第三个三值忆阻器R_out正极与R_in1，R_in2负极相连接，正极接地，并作为输出忆阻器。

反向-正向三值或门电路由三个三值忆阻器构成。其中第一个三值忆阻器R_in1和第二个三值忆阻器R_in2作为输入忆阻器，负极都与电源V相连接，第三个三值忆阻器R_out正极与R_in1，R_in2正极相连接，负极接地，并作为输出忆阻器。

正向-反向三值或门电路由三个三值忆阻器构成。其中第一个三值忆阻器R_in2和第二个三值忆阻器R_in2作为输入忆阻器，正极都与电源V相连接，第三个三值忆阻器R_out负极与R_in1，R_in2负极相连接，正极接地，并作为输出忆阻器。

反向-反向三值或门电路由三个三值忆阻器构成。其中第一个三值忆阻器R_in2和第二个三值忆阻器R_in2作为输入忆阻器，负极都与电源V相连接，第三个三值忆阻器R_out负极与R_in1，R_in2正极相连接，正极接地，并作为输出忆阻器。